Công nghệ sản xuất dầu cá vitamin a cô đặc

Công nghệ sản xuất dầu cá vitamin a cô đặc

LỜI MỞ ĐẦU

Công nghiệp chế biến thủy sản đang ngày càng phát triển và các sản phẩm thủysản ngày càng đa dạng đáp ứng nhu cầu thị trường Trong quá trình đó, một lượng lớnphế liệu thủy sản thải ra môi trường cần phải được nghiên cứu tận dụng để nâng caogiá trị của nguyên liệu, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh

Đã từ lâu người ta đã phát hiện dầu cá có nhiều công dụng trong các lĩnh vực yhọc, thực phẩm và các ngành công nghiệp khác Đặc biệt trong y học, dầu gan cá đượcdùng chữa bệnh quáng gà, còi xương, khô mắt, chậm lớn, rụng tóc, gần đây dầu cá cònđược nghiên cứu sử dụng để chữa các bệnh tim mạch, ung thư, viêm, tấy… Dầu cácung cấp cho cơ thể vitamin A, D và các chất quan trọng khác như leuchithin, acid béokhông thay thế

Từ những công dụng thiết yếu của dầu cá chúng em xin thực hiện đề tài: Tìmhiểu quy trình sản xuất dầu cá vitamin A cô đặc Bài làm còn khá nhiều thiếu sót mongthầy góp ý giúp em hoàn thiện bài làm tốt nhất

Chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG 3

DANH MỤC HÌNH 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5

1.1 G IỚI THIỆU DẦU CÁ : 5

1.2 N GUYÊN LIỆU SẢN XUẤT DẦU CÁ VITAMIN A CÔ ĐẶC 5

1.3 C ÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH DẦU CÁ 6

1.3.1 Thủy phân trong môi trường xút loãng, nhiệt độ cao 6

1.3.2 Phương pháp ép dầu lần đầu 6

1.3.3 Phương pháp kết hợp, lạnh đông chậm và tan giá nhanh 6

1.3.4 Phương pháp đóng hộp thanh trùng 6

1.4 C HỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA DẦU CÁ ( THEO TCVN) 6

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 7

2.1 Q UY TRÌNH SẢN XUẤT DẦU CÁ Y HỌC THEO PHƯƠNG PHÁP THỦY PHÂN BẰNG XÚT LOÃNG KẾT HỢP NHIỆT ĐỘ CAO 7

2.1.1 Nguyên lý chung 7

2.1.2 Sơ đồ quy trình công nghệ 7

2.1.3 Sơ đồ hệ thống thiết bị 9

2.1.4 Thuyết minh quy trình 9

2.2 S ẢN XUẤT DẦU CÁ VITAMIN CÔ ĐẶC 18

2.2.1 Phương pháp xà phòng hóa 18

2.2.2 Phương pháp chưng phân tử 22

CHƯƠNG 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 26

3.1 C ÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 27

3.1.1 Những biến đổi của dầu cá trong quá trình bảo quản 27

3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình thủy phân sản xuất dầu cá 28

3.2 B IỆN PHÁP KHẮC PHỤC NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẦU CÁ 28

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 28

4.1 K ẾT LUẬN 28

4.2 K IẾN NGHỊ 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

I.1 Giới thiệu dầu cá:

Dầu cá được chiết tách từ các nguyên liệu thủy sản chứa nhiều dầu, thường quátrình tách chiết dầu gắn liền với công nghệ sản xuất bột cá

Bởi lẽ cần tách triệt để dầu cá ra khỏi nguyên liệu trước khi sản xuất bột cá đểchất lượng bột cá tốt hơn Dầu cá có nhiều công dụng trong các ngành công nghiệpkhác nhau và nhất là trong thực phẩm, y dược

Dầu cá là sản phẩm chế biến từ cá luôn ở dạng lỏng, chứa nhiều acid béo không

no, có nhiệt độ nóng chảy và đông đặc thấp

Dầu cá cung cấp cho cơ thể vitamin A, D và các chất quan trọng khác nhưleuchithin, acid béo không thay thế

Dầu cá có thành phần chủ yếu là triglyceride acid béo, glycerol, vitamin A, D,phosphate, các chất mang màu và các chất gây sánh khác Ngoài ra còn có sáp, seride

Trong cơ thể cá, dầu cá tồn tại 2 dạng: tự do và liên kết

Dạng tự do: dầu cá chứa trong các mô mỡ Loại dầu này có thể thay đổitheo trạng thái sinh lý, béo gầy, giai đoạn phát triển tùy từng loại cá

Dạng liên kết: dầu cá liên kết với protein và một số chất khác, tạo thànhcác hợp chất quan trọng của tế bào Hàm lượng lipid liên kết không thayđổi theo trạng thái sinh lý

Từ dạng tồn tại của lipid trong cơ thể cá, muốn tách được triệt để lipid ra khỏi

cá thì cần tác dụng của các yếu tố vật lý, hóa học để tách cả 2 loại lipid

Dầu cá khi đốt cháy tỏa nhiệt lượng cao

Dầu cá thường có mùi tanh khó chịu Những chất gây mùi tanh chủ yếu làTMA, các acid béo bậc cao không no, ngoài ra còn do tinh dầu essentian

I.2 Nguyên liệu sản xuất dầu cá vitamin A cô đặc

Nguyên liệu chính là gan của một số động vật biển như cá thu, cá mập, cá voi,nhuyễn thể Hàm lượng vitamin A trong dầu gan các loại cá rất khác nhau Trong đógan cá nhám là nguyên liệu tiềm năng cho công nghệ sản xuất dầu cá vitamine A, D.

I.3 Các phương pháp tách dầu cá

I.3.1 Thủy phân trong môi trường xút loãng, nhiệt độ cao.

Dùng dung dịch xút loãng kết hợp với nhiệt độ cao để thủy phân nguyên liệutrên cơ sở đó phá vỡ cấu trúc tế bào và mô, cắt đứt được liên kết giữa lipit với proteinthu được cả dầu và vitamin ở cả trạng thái tự do

Ưu điểm:

Dầu cá thu được có nồng độ vitamin A, D cao, hiệu suất thu hồi lớn Thựcnghiệm đã xác định rằng, hàm lượng vitamin E ở dạng liên kết với protein lớnhơn ở dạng tự do

Dầu có màu vàng sáng, trong, chỉ số acid nhỏ <0,5

Tốc độ thủy phân nhanh, bã ít, năng suất dây chuyền cao

Có khả năng cơ giới hóa, tự động hóa

Nhược điểm:

Có hiện tượng tạo nhũ tương, vì vậy cần có biện pháp kỹ thuật thích hợp để hạnchế hiện tượng nhũ tương này

I.3.2 Phương pháp ép dầu lần đầu

Phương pháp này hiệu quả tách dầu và vitamin A, D thấp Do không tách đượcdầu và vitamin A, D ở trạng thái liên kết

I.3.3 Phương pháp kết hợp, lạnh đông chậm và tan giá nhanh

Nguyên lý của phương pháp này là hạ nhiệt độ của nguyên liệu thấp xuống làmlạnh đông chậm nguyên liệu các tinh thể nước đá hình thành sẽ số lượng ít nhưng kíchthước to gây hủy hoại cấu trúc tế bào và mô chứa dầu tạo ra nhiều chỗ rách khi tan giádầu sẽ theo các khe hở này thoát ra ngoài Có thể tách dầu nhưng hiệu quả không cao

I.3.4 Phương pháp đóng hộp thanh trùng

Cũng tách được dầu ra, phương pháp này muốn hiệu quả cao phải kết hợp vớiphương pháp ép

I.4 Chỉ tiêu chất lượng của dầu cá (theo TCVN)

- Chỉ tiêu chất lượng của dầu cá được đánh giá dựa vào tiêu chuẩn Việt Nam về dầu

mỡ động thực vật

- Chỉ số axit theo TCVN 6127: 2010

Bảng 1 Chỉ số axit của một số dầu thực phẩm

Mẫu Dầu hạt cải tinh

luyện

Mỡ

Dầu hạt hướng dương thô

Dầu oliu nguyên chất

Dầu mầm lúa

mì ép lạnh

phòng(mgKOH/g

- Chỉ số iot theo TCVN 6122:2010

- Chỉ số peroxit theo TCVN 6121:2010

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.1 Quy trình sản xuất dầu cá y học theo phương pháp thủy phân bằng

xút loãng kết hợp nhiệt độ cao.

Lọc tinh

Tách mỡ cứngKhử nước

2.1.3 Sơ đồ hệ thống thiết bị

Hình 1 Sơ đồ hệ thống thiết bị chế biến dầu cá y học theo phương pháp thủy phân

bằng xút loãng ở nhiệt độ cao

Ghi chú:

1 Cân

2 Bể rửa nguyên liệu

3 Băng tải để ráo và loại bỏ tạp

9 Thiết bị thủy phân

10 Thùng nước nóng hay nước

muối (để rửa dầu)

11 Thùng chứa dầu cần phân li

Trong kỹ thuật sản xuất dầu cá, nguyên liệu được chia làm 3 loại sau:

 Nguyên liệu gầy hàm lượng mỡ <8 %

 Nguyên liệu vừa hàm lượng mỡ 8 ÷ 20 %

 Nguyên liệu béo hàm lượng mỡ > 20 %

Mục đích của việc phân loại này là để tìm biện pháp xử lý thích hợp,nhằm đạt hiệu suất thu hồi vitamin A cao nhất

2.1.4.2 Rửa

Mục đích: Nhằm loại bỏ bùn đất, tạp chất và vi sinh vật có mặt trênnguyên liệu sau khi tiếp nhận

Thực hiện: rửa qua 3 bồn nước sạch Có thể rửa qua 1 bồn nước muối sau

đó rửa qua 2 bồn nước sạch, nhằm loại bỏ nhớt

Yêu cầu: Loại bỏ được tạp chất và phần nguyên liệu có dấu hiệu ươnhỏng

Lưu ý: nếu nguyên liệu là loại cá gầy thì cần phải bổ sung thêm dầu, vìlượng dầu thấp sẽ không thể hòa tan triệt để vitamin A có trong nguyên liệu

Lượng dầu trộn thêm thường là 10 ÷ 20 % để sao cho lượng dầu đạt đượcgiống nguyên liệu béo Đối với nguyên liệu béo thì không cần phải trộn thêmdầu

Lipid tự do trong các mô mỡ có thể thay đổi theo trạng thái cơ thể béohay gầy, còn lipid ở trạng thái cấu trúc trong nguyên sinh chất thường khôngthay đổi Vitamin có nhiều trong nguyên sinh chất (ở trạng thái kết hợp vớiprotein) và ít thay đổi theo trạng thái béo, gầy của nguyên liệu Vì vậy hàmlượng vitamin A không tỉ lệ thuận với lipid, do đó có nhiều loại cá có hàmlượng lipid cao nhưng hàm lượng vitamin A thấp.

2.1.4.4 Trộn xút

Tạo môi trường thực hiện các phản ứng trong quá trình thủy phân

Lượng NaOH: cần dùng đủ lượng để thủy phân và nâng cao hiệu suất,chất lượng của dầu pH môi trường thủy phân cần đạt từ 8,5 ÷ 14 tùy thuộc vàomỗi loại nguyên liệu Nếu nguyên liệu là gan và ruột cá thường dùng lượngNaOH ít hơn, còn nguyên liệu là nguyên con thì dùng nhiều hơn

Bảng 3: Hàm lượng NaOH cho quá trình thủy phân Dạng nguyên liệu và phương pháp bảo

 Lượng nước cần bổ sung = 5 x 2,8 = 14% hoặc 5 x 3,2 = 16 %

Hình 2 Thiết bị nồi 2 vỏ, nâng nhiệt bằng hơi nước quá nhiệt.

Nguyên lý hoạt động:

Sản phẩm sau khi cắt nhỏ được đưa vào thiết bị nồi 2 vỏ Khi thiết bịhoạt động, khoang hơi sẽ làm nóng sản phẩm, kết hợp với sự hoạt động củađộng cơ cánh khuấy, sản phẩm sẽ được làm nóng đều cùng với xút pha loãng,sản phẩm sẽ được thủy phân nhanh chóng

Các phản ứng xảy ra trong quá trình thủy phân:

Phản ứng thủy phân các liên kết hóa học: dưới tác dụng của nhiệt độ cao, NaOHloãng thì màng tế bào bị phá vỡ, các liên kết lipid – protein, vitamin D – protein

và vitamin A – protein cũng bị phá vỡ

Dầu được giải phóng hòa tan vitamin A, D Sự hòa tan vitamin A, D tuân theođịnh luật khuếch tán

dm = - D.F.dm

Phản ứng xà phòng hóa xảy ra trong quá trình thủy phân như sau:

RCOOH + NaOH RCOONa + H2O

Phản ứng xà phòng hóa có tác dụng tẩy màu cho dầu, do hiện tượng hấpphụ các tạp chất, chất màu trên bề mặt của nó Đồng thời phản ứng xà phònghóa làm cho lượng dầu giảm, nồng độ vitamin A, D tăng, làm giảm chỉ số acidcủa dầu thành phẩm

Phản ứng nhũ tương hóa: cũng xảy ra trong quá trình thủy phân và ảnh hưởngxấu đến quá trình phân li sau này Vì vậy, cần có biện pháp hạn chế hiện tượngnày bằng cách khuấy đảo ở mức độ hơp lý và có thể bổ sung thêm NaCl

Cách tiến hành thủy phân

 Giai đoạn 1: Chuẩn bị dịch NaOH theo hàm lượng và nồng độ thích hợp Chonước vào thiết bị (lượng nước (14 ÷ 16%) từ từ nâng nhiệt và cho nguyên liệuvào (lượng nguyên liệu phải được tính toán theo thể tích nồi thủy phân) Nângnhiệt từ từ sao cho trong vòng 30 phút đạt được nhiệt độ 500C Sau đó bổ sung50% dịch xút loãng và nâng nhiệt lên từ từ đến 90÷95 oC trong thời gian 40phút Ở giai đoạn này cho phép khuấy đảo lên tục

NaOH t0C, khuấy đảo

COO-Nhũ tương tan trong nướcDầu cá

 Giai đoạn 2: Khi nhiệt độ khối nguyên liệu đạt 90÷95oC thì bổ sung lượng xútcòn lại và tiếp tục giữ nhiệt 90÷95oC cho đến khi nguyên liệu nát hoàn toàn.Giai đoạn này chỉ khuấy đảo gián đoạn.

2.1.4.6 Lắng đọng và tách dầu

Sau khi kết thúc quá trình thủy phân, hỗn hợp được để lắng trong thờigian τ = 1,5 ÷ 2 h Khi đó hỗn hợp phân li thành 4 lớp sau:

 Lớp 1: Dầu (là chủ yếu), có lẫn ít tạp chất, chất màu

 Lớp 2: Dầu chủ yếu, xà phòng (ít), nước, xút dư (ít), tạp chất (chất màu, axitamin…)

 Lớp 3: Xà phòng (chủ yếu), nước, xút dư, protein phân tử lượng trung bình, dầu(ít), tạp chất khác

 Lớp 4: Là lớp bã nguyên liệu nhuyễn nát nằm ở đáy nồi

Xử lý dịch thủy phân sau khi lắng

Đầu tiên rút phần bã (Lớp 4) ra qua van đáy nồi, dùng cho chăn nuôi(sản xuất dịch đạm thủy phân cho chăn nuôi, pate gan cho chăn nuôi, bột đạmcho chăn nuôi)

Sau đó mở van rút phần xà phòng: Lọc riêng phần xà phòng (Lớp 3), rửa

lại thu vitamin và dầu

Phần dịch lọc đem trộn nước nóng có nhiệt độ 90÷95oC hay nước muốiNaCl 10 %, với lượng gấp 2 lần lượng dầu cần rửa, cho cánh khuấy hoạt độngđảo trộn 10 ÷15 phút, để lắng 1÷2 giờ dầu nổi lên trên, tháo bỏ phần nước, xút,tạp chất, xà phòng qua van đáy nồi, khi nào thấy vết dầu chảy ra thì dừng lại,tiếp tục làm như vậy cho đến khi hết dầu

Lớp 2 cũng xử lý tương tự, nhưng dầu nhiều hơn, xà phòng ít

Lớp 1: lượng dầu nhiều và tinh khiết nhất thì ta lọc sơ bộ rồi chuyển quakhâu tiếp theo

2.1.4.7 Làm sạch và khử nước

Sau khi thu được dầu thì trong thành phần còn 1 lượng tạp chất nhất địnhnhư nước, protein hòa tan… Các tạp chất này sẽ làm cho dầu nhanh chóng bị hưhỏng trong quá trình bảo quản, do đó cần được làm sạch bằng phương phápphân li, ly tâm để tách phần tạp chất và 1 phần nước Sau đó đưa qua thiết bị sấychân không để loại triệt để nước Ở khâu này nước và protein hòa tan được khửtriệt để, nếu còn thì chúng bị đông tụ và được loại ra bởi thiết bị lọc hút

Hình3 Thiết bị ly tâm lạnh

Ly tâm phần lỏng bằng máy ly tâm với tốc độ 5000 vòng/phút trong 30 phút, sau khi ly tâm có sự tách riêng của 3 phần: lipit, dịch thủy phân, cặn ly

tâm

Hình 4 Máy sấy chân không

đảo trộn

Hình 5 Thiết bị lọc khung bản

2.1.4.8 Làm lạnh tách mỡ cứng

Mỡ cứng là phần dầu cá có nhiệt độ đông đặc cao, khi bảo quản thường

bị đông lại Dầu cá chứa nhiều loại triglyceride có các gốc acid béo khác nhau.Nếu tryglyceride nào chứa nhiều acid béo có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độđông đặc cao thì tryglyceride đó có t0

nc, t0

dd cao và ngược lại

Bảng 4 Nhiệt độ đông đặc của 1 số acid béo

dd cao đông tụ Phần đông tụ này gọi là mỡ cứng

Để tách mỡ cứng người ta dùng thiết bị lạnh, làm lạnh thì mỡ cứng đông

tụ và sẽ được tách ra Sau khi tách mỡ cứng dầu không còn vẫn đục, có hàmlượng vitamin cao

2.1.4.9 Cân bằng vitamin A

Sản phẩm dầu cá thu được có hàm lượng Vitamin A không ổn định vàkhông đạt dầu cá y học Do vậy cần phải cân bằng vitamin A

Xác lập công thức tính toán bổ sung dầu cá có vitamin A đậm đặc:

Giả sử 1 xí nghiệp sản xuất được 1 khối lượng dầu là DSX có hàm lượngvitamin A trên 1 đơn vị khối lượng là ASX Theo yêu cầu cần phải cân bằng saocho đạt dầu cá y học có hàm lượng vitamin A trên 1 đơn vị trọng lượng là ATC.Giả sử ta có chế phẩm dầu cô đặc là DCD và hàm lượng vitamin A trên 1 đơn vịtrọng lượng là ACD

Sau cân bằng ta có tổng lượng dầu đạt tiêu chuẩn dầu y học là DTC

DTC = DSX + DCD (1)

Ví dụ 2: Một nhà máy sản xuất dầu cá vitamin A có khối lượng dầu sản

xuất là 500kg, có hàm lượng vitamin A là 900 UI/g cần cân bằng để đạt dầu yhọc 60 000 UI/g Biết rằng nhà máy có chế phẩm vitamin A cô đặc với hàmlượng là 1 000 000 UI/g Xác định khối lượng dầu vitamin A cô đặc cần bổ sung

và số lượng viên dầu cá thu được, cho biết trọng lượng dầu mỗi viên là 0,28g

2.2.1.2 Phương pháp xà phòng hóa toàn bộ

Thực hiện xà phòng hóa toàn bộ lượng dầu, sau đó dùng dung môi chiết vitamine A ra

Sơ đồ quy trình:

Dầu vitamine Atự nhiên

Thuyết minh quy trình

56,1: hệ số chuyển đổi KOH sang NaOH

Để phản ứng xà phòng hóa dễ dàng bổ sung thêm 10% C2H5OH và 15% H2O sovới lượng dầu Trộn đều rồi từ từ nâng nhiệt và khuấy đảo đều ở điều kiện t0 = 40 –

600C, thời gian trong 1 giờ

Việc bổ sung rượu ethylic nhằm mục đích bảo vệ vitamine A khi dầu còn ít, hòatan lipit, tạo điều kiện cho dầu tiếp xúc với xút và phản ứng xà phòng hóa xảy ra nhanh

và triệt để hơn Việc bổ sung nước nhằm tăng cường cho phản ứng xà phòng hóa vàbảo vệ vitamine A Việc thực hiện ở nhiệt độ thấp do nồng độ xút cao, nếu ở nhiệt độquá cao sẽ làm cho hao tổn vitamine A Nếu thực hiện ở nhiệt độ quá thấp kéo dài thờigian, không có lợi cho sản xuất

Muốn kiểm tra xem phản ứng xà phòng hóa hoàn toàn hay chưa, dùng công cụlấy mẫu, lấy một ít xà phòng hóa cho vào nước nóng nếu không thấy vết dầu nổi lêntrên là được

 Chiết vitamine A bằng dung môi

Dùng benzen hay dicloetan chiết vitamine A, sau đó đem làm lạnh để xà phòng

và sterol đông tụ và tách ra dễ dàng Sau đó đem lọc được dịch chiết Bã xà phòng cầnchiết lại lần hai để tận dụng lượng vitamine A còn sót lại Làm lạnh ở nhiệt độ t0 = -50Csterol dễ đông tụ, nếu không tách sterol thì dầu sẽ dần dần bị vẩn đục trong thời gianbảo quản

2.2.1.3 Phương pháp xà phòng hóa 1 phần

Sơ đồ quy trình: